基于足跡模型的碳通量空間分異性研究——以上海市奉賢大學城為例.pdf

1、從人類開始使用化石燃料以來，常年被固存在死亡動植物體內(nèi)的碳物質(zhì)被以各種形式排放到大氣中，隨著社會的發(fā)展，大規(guī)模的城市擴張占用了大批的林地和草地，再加之化石燃料的使用形成了諸多的環(huán)境問題如PM2.5，溫室效應等。在這樣的背景下人們開始關(guān)注碳物質(zhì)的排放和吸收機制即碳循環(huán)，而城市作為全球最大的碳源地區(qū)其碳循環(huán)的研究是全球生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究的重要組成部分。在這樣的背景下，本研究基于上海市奉賢大學城的碳通量監(jiān)測站點，分析了研究區(qū)內(nèi)的碳通量特征，通

2、量源區(qū)分部，不同下墊面的通量特征以及不同場景的碳通量特征。該研究可以為解決全球性的環(huán)境問題以及減少綠色城市提供服務和參考。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)研究區(qū)總體碳通量特征。基于2015年4月至2016年3月共計12個月的通量觀測數(shù)據(jù)在經(jīng)過傾斜修正，頻率響應修正，感熱的超聲虛溫修正，以及密度(WPL)修正，數(shù)據(jù)插補(MDV)等后，研究區(qū)的碳通量特征表現(xiàn)為季節(jié)分異和不同風向上的碳通量源區(qū)特征不同:1，春季碳通量均值為0.86μmol

3、/m2/s，夏季為-1.78μmol/m2/s，秋季為1.55μmol/m2/s，冬季為3.12μmol/m2/s。全年碳通量均值為0.9μmol/m2/s即為碳源。2，全年中碳通量貢獻源區(qū)峰值出現(xiàn)在東北方向(18μmol/m2/s)，并且在10μmol/m2/s～18μmol/m2/s內(nèi)通量值出現(xiàn)在東北方的頻率最高約45％，所以相對來說東北區(qū)域的碳通量值水平稍高。西北、東北、西南、東南方向上的源區(qū)碳通量均值分別為2.6μmol/m2/

4、s、4.1μmol/m2/s、2.8μmol/m2/s、2.8μmol/m2/s。表現(xiàn)為東北最高，西北最低。
　　(2)通量源區(qū)特征?；贙ljun模型分析了研究區(qū)的通量源區(qū)分布情況，主要表現(xiàn)為:1，在不同風向上，通量源區(qū)范圍隨著大氣穩(wěn)定度的增加而擴大。大氣處于穩(wěn)定條件下，非主風向上的通量源區(qū)范圍（最大范圍1168m）比主風向上的通量源區(qū)范圍要大（最大范圍784m）;當大氣處于不穩(wěn)定條件下時主風向和非主風向下的通量源區(qū)范圍相差不大

5、（最大范圍分別為365m和353m）。其中秋冬季節(jié)的通量源區(qū)范圍較大（最大范圍為1168m），夏季通量源區(qū)范圍較小（最大范圍786m）。2，在將源區(qū)分析的空間尺度下推后自然系統(tǒng)的通量源區(qū)范圍(最大范圍225m)大于社會系統(tǒng)的通量源區(qū)范圍（最大范圍150m）。
　　(3)不同下墊面的碳通量特征。以綠色植物為主（自然系統(tǒng)）的下墊面年碳通量均值為-3.3μmol/m2/s表現(xiàn)為碳匯;不透水層（社會系統(tǒng)）的年碳通量均值為8.6μmol/m

6、2/s表現(xiàn)為碳源。自然系統(tǒng)的春夏秋季節(jié)碳通量波動幅度較大，冬季碳通量波動幅度較小，變化特征大致呈“U”型;區(qū)域不透水層（社會系統(tǒng)）的碳通量日變化沒有明顯的季節(jié)分異，碳通量范圍3μmol/m2/s～16μmol/m2/s，變化特征大致呈“M”型。綠色植物對城市生態(tài)系統(tǒng)的大氣二氧化碳有降低作用，基于“社會-自然”系統(tǒng)碳通量特征的碳通量值尺度上推的結(jié)果中，分辨率為100m×100m，50m×50m，25m×25m的碳通量值得上推結(jié)果中碳通量均

7、值(30 min)的最小值為-3.3μmol/m2/s，最大值為8.6μmol/m2/s，但是平均值不同但是相差不大，標準差從100m×100m，50m×50m，25m×25m依次增大。依據(jù)上推結(jié)果，上海市奉賢大學城的碳源地區(qū)主要分布在東南角，西南角，東北角。碳匯地區(qū)主要分布在正東地區(qū)，西北角地區(qū)以及西南中部的一些地區(qū)。總體來說上海市奉賢大學城的碳源和碳匯地區(qū)的分布的比較分散，依據(jù)100m×100m，50m×50m，25m×25m的碳通